Trasformare in risorse la biomassa algale recuperata e i gusci di ostrica
Bloom Biomass Utilization
Dare valore ai sottoprodotti
La biomassa algale recuperata dal processo di depurazione di Bloomo e le grandi quantità di gusci prodotte come sottoprodotto dell’ostricoltura diventano risorse ad alto valore, se si dispone di apparecchiature e metodi di valutazione adeguati. Grazie a una conversione in più fasi in mangimi per l’acquacoltura, ammendanti, materiali da costruzione e materie prime per fertilizzanti, e alla quantificazione del bilancio del carbonio con la valutazione del ciclo di vita (LCA) e con MRV (misurazione, rendicontazione, verifica), la biomassa acquatica può entrare nell’economia circolare.
Perché oggi serve valorizzare la biomassa
Le criticità della biomassa algale
- La redditività su scala industriale dipende soprattutto dal costo delle fasi di raccolta ed essiccazione. La centrifugazione recupera almeno il 90%, ma richiede 0,8–1,2 kWh/m³, e l’essiccazione a spruzzo richiede almeno 3 MJ/kg[1]
- Una stima tecnico-economica per una coltivazione industriale di 1 ha in Portogallo (Nannochloropsis oceanica, centrifugazione e liofilizzazione) indica un costo di produzione della biomassa di 53,32 €/kg di peso secco (DW)[2]. Per raccolta e disidratazione è stata inoltre riportata un’incidenza elevata sul costo totale[3]
- Per l’impiego nei mangimi, la letteratura riporta che la quantità di alghe utilizzabile varia molto da una specie ittica all’altra: le prestazioni dipendono quindi da formulazione e lavorazione calibrate sulla specie[4]
Le criticità dei gusci di ostrica
- In Asia orientale e sud-orientale si producono ogni anno 6–8 milioni di tonnellate di scarti di maricoltura; la sola Taiwan ne genera circa 2,2 milioni di tonnellate[5]
- Rispetto alla parte edibile, il guscio rappresenta circa il 70% del peso vivo, e il costo di smaltimento cresce con l’espansione degli allevamenti[6]
- Circa il 95% di un guscio di ostrica è CaCO₃[6]; ne è stato riportato l’impiego come aggregato fine nel calcestruzzo e come ammendante[6][11], ma le valutazioni LCA quantitative condotte dagli operatori restano rare
Una cautela scientifica: gusci di ostrica e fissazione del carbonio
La calcificazione del guscio (Ca²⁺ + 2HCO₃⁻ → CaCO₃ + CO₂ + H₂O) rilascia anch’essa CO₂. Uno studio ha concluso che, includendo respirazione e calcificazione, la formazione del guscio nei bivalvi d’allevamento è una fonte di CO₂ e non può essere oggetto di scambio sui mercati del carbonio[7]; un altro, che ha inserito nella LCA i flussi di carbonio della calcificazione, ha stimato un modesto assorbimento netto[8]. Senza un impiego di lunga durata (ad esempio come materiale che duri un secolo o più) e senza confini del sistema LCA appropriati, non ci si può limitare a dichiarare una fissazione del carbonio. Nelle nostre attività di sviluppo valutiamo il valore del carbonio solo entro confini del sistema LCA conformi alle norme ISO 14040/14044.
L’approccio di Novelgen
Stiamo sviluppando apparecchiature che trattano insieme, in loco, biomassa algale e gusci di ostrica, presso impianti di acquacoltura a terra, impianti di depurazione e porti pescherecci costieri. Come stadio a valle collegato a Bloomo, eseguono in continuo la separazione solido-liquido → essiccazione → macinazione e regolazione della granulometria; puntiamo a una progettazione che consenta di scegliere le condizioni di processo in base all’applicazione.
Per i mangimi
Condizioni di lavorazione che mantengono elevati purezza e contenuto proteico
Biochar
Gestione dell’umidità ed essiccazione progettate per la pirolisi
Ammendante
Granulometria e pH regolati per formulazioni composite con i gusci di ostrica
Inoltre Bloomo Cloud Service registra in continuo le quantità trattate, l’energia impiegata e la CO₂ assorbita, con l’obiettivo di mettere a disposizione degli operatori dati MRV utilizzabili per una LCA conforme alle norme ISO 14040/14044 e per futuri calcoli di crediti di carbonio (le metodologie applicabili sono allo studio).
Specifiche tecniche e indicatori principali
Ogni valore riporta la fonte.Dato di ricerca / Obiettivo di sviluppo indicano rispettivamente i valori tratti dalla letteratura scientifica e gli obiettivi di sviluppo di Novelgen.
Lavorazione della biomassa algale
Lavorazione della biomassa algale: dettagli
| Parametro | Valore | Categoria | Fonte |
|---|---|---|---|
| Concentrazione di biomassa all’uscita del PBR | 0,3–0,4% DW (sistema chiuso) | Dato di ricerca | [3] |
| Solidi nello slurry dopo la disidratazione | 15–25% | Dato di ricerca | [3] |
| Umidità dopo l’essiccazione finale | <5% (requisito per la conservazione a lungo termine e il trasporto) | Dato di ricerca | [3] |
| Energia della centrifugazione | 0,8–1,2 kWh/m³ | Dato di ricerca | [1] |
| Energia dell’essiccazione a spruzzo | Circa 0,8–1,0 kWh/kg | Dato di ricerca | [1] |
| Contenuto proteico delle alghe | 40–70 wt% (Chlorella 51–58%, Spirulina 60–71%, Arthrospira 70%) | Dato di ricerca | [9] |
| Assorbimento teorico di CO₂ (fotosintesi) | Circa 1,83 t di CO₂ per tonnellata di biomassa (peso secco); valore stechiometrico che assume un contenuto di carbonio del 50%, lordo e non netto | Dato di ricerca | [10] |
Il guscio di ostrica come risorsa
750–2.250
kg/ha
Dose di applicazione della polvere di guscio di ostrica (prova di 5 anni)
Il guscio di ostrica come risorsa: dettagli
| Parametro | Valore | Categoria | Fonte |
|---|---|---|---|
| Contenuto di carbonato di calcio | Circa 95% | Dato di ricerca | [6] |
| Quota del peso vivo rappresentata dal guscio | Circa 70% | Dato di ricerca | [6] |
| Dose di applicazione della polvere di guscio di ostrica (dato pubblicato) | 750–2.250 kg/ha (prova di 5 anni su suolo rosso acido coltivato in asciutto) | Dato di ricerca | [11] |
Flussi di valore: tre percorsi di valorizzazione
Biomass circulation flow
Nota: l’unità di trattamento della biomassa è in sviluppo. Lo schema mostra il concetto progettuale. Gli usi dipendono dall’acqua di origine e dalla normativa; la biomassa coltivata in acque reflue urbane o industriali non è destinata ai mangimi.
Mangimi per acquacoltura e zootecnia
Principali impieghi
- Mangime microparticolato per larve di pesci e seme di bivalvi
- Fornitura B2B come materia prima per mangimi composti
- Produzione di mangime in affiancamento a impianti di acquacoltura a ricircolo (RAS)
Un’apparecchiatura che trasforma in pellet, in loco, le alghe ad alto contenuto proteico della coltivazione Bloomo (40–70 wt%[9]) permette di produrre il mangime dove viene usato (in sviluppo). Nelle fasi iniziali dello sviluppo di bivalvi e crostacei le microalghe sono una fonte diretta di nutrienti, e l’apporto continuo rende più semplice gestire densità e freschezza.
Il profilo di proteine, acidi grassi polinsaturi ω-3 (PUFA) e carotenoidi può essere scelto in base alla specie algale (Chlorella, Spirulina, Nannochloropsis e altre)[4][9]. Puntiamo a trattare gli effluenti dell’acquacoltura con Bloomo all’interno del RAS e a trasformare la biomassa ottenuta in mangime nello stesso impianto, così da ottenere un ricircolo senza passaggi logistici intermedi.
Nota: indica il potenziale come materia prima per mangimi e non garantisce uno specifico valore nutrizionale né un effetto di prevenzione delle malattie. Per le percentuali di inclusione nelle diverse specie ittiche si rimanda alla letteratura[4]. Per i mangimi si usano solo alghe coltivate in acqua idonea alla produzione di mangimi, come l’acqua d’acquacoltura. La biomassa coltivata in acque reflue urbane o industriali non è usata per i mangimi ed è destinata a fertilizzanti, biochar e usi analoghi. Tutti gli usi sono subordinati ad analisi (metalli pesanti, patogeni e simili) e al rispetto delle leggi giapponesi pertinenti in materia di sicurezza dei mangimi e qualità dei fertilizzanti.
Biomateriali (uso combinato con i gusci di ostrica)
Principali linee di prodotto
- CaCO₃ per l’edilizia (in sostituzione dell’aggregato fine del calcestruzzo)
- Ammendante (polvere di guscio di ostrica + biochar algale)
- Materia prima per la mineralizzazione della CO₂ (via CaO)
Per il guscio di ostrica macinato è stato riportato un impiego come sostituto parziale dell’aggregato fine del calcestruzzo[6]; un pretrattamento garantisce una granulometria e una purezza tali da non ostacolare l’idratazione del cemento. In una prova quinquennale su suolo rosso acido coltivato in asciutto (arachidi), l’applicazione di polvere di guscio di ostrica a 750–2.250 kg/ha ha rallentato il calo della resa e ha limitato l’acidificazione del suolo e il cadmio biodisponibile, rispetto al testimone non trattato[11]. L’uso combinato con il biochar algale come ammendante è un tema che stiamo studiando.
La mineralizzazione della CO₂ (via CaO) consiste nel calcinare il guscio, ottenendo CaO, e nel fissare come CaCO₃ la CO₂ dei fumi di combustione[5]. Il bilancio netto, compresa l’energia impiegata per la calcinazione, va valutato con una LCA.
Fertilizzanti azotati e fosfatici
Principali impieghi
- Fertilizzanti liquidi e in forma di slurry (uso diretto dello slurry parzialmente disidratato)
- Fertilizzante solido in pellet (stampaggio per compressione)
- Recupero di risorse integrato nella depurazione delle acque reflue urbane
Grazie alla funzione di assimilazione dell’azoto di Algal Bloom Capture, l’ammonio (NH₄⁺) e il fosfato (PO₄³⁻) presenti nell’acqua da trattare sono trattenuti nella biomassa algale sotto forma di proteine e polifosfati. L’obiettivo è recuperare come proteine algali la maggior parte dell’azoto. Ne dovrebbe derivare un rilascio in atmosfera di N₂ e N₂O inferiore a quello della nitrificazione-denitrificazione, ma il bilancio dell’azoto, compresi l’N₂O prodotto dalle alghe stesse[12] e la volatilizzazione dell’ammoniaca, sarà verificato in fase di dimostrazione.
vedi la pagina sulle acque reflue urbane
Nota: indica il potenziale come materia prima per fertilizzanti; non è una dichiarazione di composizione garantita ai sensi della legge giapponese sui fertilizzanti. L’uso come fertilizzante di biomassa derivata da acque reflue richiede analisi (metalli pesanti e simili) e il rispetto di tale legge.
Opportunità di mercato e posizionamento
3 ambiti di domanda
Mangimi, ammendanti, materiali
Mercato della biomassa algale
Le cifre di mercato vengono illustrate negli incontri
Tre fonti di domanda crescono in parallelo: i requisiti di sostenibilità nei mangimi per l’acquacoltura (sostituzione della farina di pesce), la richiesta di ammendanti agricoli di origine non animale e la domanda di materiali da costruzione a basse emissioni di carbonio.
Frammentato → integrato
Progetti GX regionali in espansione
Mercato dei gusci di ostrica come risorsa
Hiroshima, Miyagi, Okayama e altre aree
Sono partiti progetti regionali di GX (Green Transformation), come HIROSHIMA SANDBOX. Il trattamento dei gusci di ostrica sta passando da interventi isolati a una gestione integrata.
GX / ESG
Requisiti di decarbonizzazione ed economia circolare
Quadro normativo favorevole
Politiche giapponesi
La legge giapponese per la promozione del GX e il sistema J-Credit, tra gli altri strumenti, rafforzano l’esigenza di trasformare i rifiuti in risorse. Stiamo ancora verificando se esistano metodologie di credito applicabili alle alghe o ai gusci di ostrica.
Posizionamento: matrice competitiva
Valore più alto
Valore più basso
Integrato
Frammentato
Novelgen
Integrazione con Bloomo + LCA/MRV
Tutti e tre i flussi insieme
Gestori di rifiuti tradizionali
Un solo impiego / orientati al costo
Grandi gruppi chimici e dei mangimi
Alto valore, ma una sola fase
Ci distinguono il collegamento diretto con la coltivazione Bloomo, la registrazione automatica dei dati LCA e MRV (in sviluppo, in vista di una valutazione del carbonio) e la gestione simultanea di tutti i flussi.
Sviluppo e risultati
Risultati ottenuti finora (2023–2025)
Progetto di riciclo del carbonio della Prefettura di Hiroshima
Allevamento combinato di ostrica del Pacifico e microalghe
Selezione per il fondo SBIR Fase 3
Programma di promozione dell’innovazione delle PMI del Ministero giapponese dell’Agricoltura, delle Foreste e della Pesca (MAFF), per un sistema di ingrasso delle ostriche e la digitalizzazione (DX) della distribuzione ittica
Selezione per SBIR Fase 2
Acquacoltura a ricircolo
Spedizione di prova di Bloom Oyster
Avvio della fase di fornitura al mercato
Selezione per HIROSHIMA SANDBOX
Certificato dall’Organizzazione per la promozione industriale di Hiroshima
Attualmente in sviluppo
Prototipo di unità in loco di disidratazione e regolazione della granulometria per la biomassa algale (a valle di Bloomo)
Unità di macinazione dei gusci di ostrica × miscelazione con biochar algale
Estensione di Bloomo Cloud Service collegata a LCA e MRV
Prossime tappe
Standardizzazione delle apparecchiature di raccolta ed essiccazione su scala commerciale
Studio della LCA e dell’applicabilità delle metodologie per i crediti di carbonio
Verifica della conformità alle leggi pertinenti (fertilizzanti, mangimi, rifiuti)
Nota: i risultati elencati si basano su informazioni già rese pubbliche. Le specifiche delle apparecchiature e il calendario di sviluppo possono cambiare con l’avanzare della dimostrazione.
Bibliografia
- Geng Y., et al. "Microalgal biorefineries: a systematic review of technological trade-offs and innovation pathways." Biotechnology for Biofuels and Bioproducts, 2025, 18, 93. DOI →
- Vázquez-Romero B., Perales J.A., Pereira H., Barbosa M., Ruiz J. "Techno-economic assessment of microalgae production, harvesting and drying for food, feed, cosmetics, and agriculture." Science of the Total Environment, 2022, 837, 155742. (1 ha industrial-scale case in southern Portugal, Nannochloropsis oceanica.) DOI →
- Fasaei F. et al. "Techno-economic evaluation of microalgae harvesting and dewatering systems." Algal Research, 2018. ScienceDirect →
- Siddik M.A.B. et al. "Expanded utilisation of microalgae in global aquafeeds." Reviews in Aquaculture, 2024. DOI →
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- Hong Y.-M., Choudhury S.R. "The Substitution Effect of the Fine Aggregate in Concrete with Oyster Shell." Materials, 2024, 17(24), 6148. DOI →
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- Martini A., et al. "Environmental performance and shell formation-related carbon flows for mussel farming systems." Science of the Total Environment, 2022, 831, 154891. DOI →
- Ahmad A. et al. "An overview of microalgae biomass as a sustainable aquaculture feed ingredient: food security and circular economy." Bioengineered, 2022, 13(4), 9521–9547. DOI →
- Stoichiometric estimate (not a literature value): assuming carbon makes up 50% of dry weight, 0.50 × 44.01 / 12.01 ≈ 1.83 t CO₂ per t DW. This is gross photosynthetic uptake, not a net reduction; ash-rich biomass grown in wastewater can contain less carbon.
- Li H., Wu Y., Li J., Han T., Liu K., Huang S. "Long-term oyster shell powder applications increase crop yields and control soil acidity and cadmium in red soil drylands." Frontiers in Plant Science, 2025, 16, 1506733. DOI →
- Plouviez M., et al. "The biosynthesis of nitrous oxide in the green alga Chlamydomonas reinhardtii." The Plant Journal, 2017, 91(1), 45–56. DOI →
Nota: i valori si riferiscono ai soggetti e alle condizioni di ciascuno studio e non sono prestazioni delle nostre apparecchiature.
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